CN102001278A - 混合动力驱动系统及控制方法及具有该系统的混合动力车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力驱动系统，所述驱动系统包括：发动机、第一电机、离合器、第二电机、减速机构、储能装置以及主控制器，所述发动机、第一电机、离合器、第二电机以及减速机构顺序相连，所述主控制器分别与发动机、第一电机、离合器、第二电机电连接，所述储能装置与第一电机和第二电机分别电连接，还包括用于实时检测离合器状态的离合器检测单元，所述离合器检测单元分别与主控制器和离合器电连接，当主控制器判断离合器异常时，主控制器控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。该混合动力驱动系统在离合器异常时，能正确的处理驱动系统的工作模式，提高车辆的行驶安全性。

Description

混合动力驱动系统及控制方法及具有该系统的混合动力车

技术领域

本发明涉及一种混合动力驱动系统及其控制方法，以及具有该驱动系统的混合动力车。

背景技术

在过去的几年里，降低汽车及其他公路车辆的油耗的问题引起了人们极大的关注，人们也关注起对汽车及其他车辆的污染物排放的减少问题。一个提议就是限制内燃机车辆的使用，并用可充电的电池供能的电动车辆代替内燃机车辆。然而，到目前为止，那些单纯的电动汽车的续驶里程都很有限，一般不超过150公里。因此，混合动力汽车作为更优的选择以成为汽车工业的发展方向。

现有混合动力驱动系统中离合器的吸合或分离用于切换混合动力驱动系统的工作模式，但是现有混合动力驱动系统在车辆运行的过程中不能判断离合器是否发生异常，即使在离合器发生异常时，该驱动系统也没有相应的处理措施以保证车辆的安全平稳运行。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在混合动力驱动系统在车辆运行的过程中不能判断离合器是否发生异常，即使在离合器发生异常时，现有的控制方法也没有相应的处理措施以保证车辆的安全平稳运行的技术问题，提供一种能准确判断离合器是否异常，在判断离合器异常时主控制器能采取正确处理措施的混合动力驱动系统，同时提供一种混合动力驱动系统的控制方法。

本发明还提供了一种混合动力车。

本发明提供的一种混合动力驱动系统，所述驱动系统包括：发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21、减速机构60、储能装置61以及主控制器30，所述发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21以及减速机构60顺序相连，所主控制器30分别与发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21电连接，所述储能装置61与第一电机20和第二电机21分别电连接，还包括用于实时检测离合器40状态的离合器检测单元41，所述离合器检测单元41分别与主控制器30和离合器40电连接，当主控制器30判断离合器异常时，主控制器30控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

一种混合动力驱动系统的控制方法，包括主控制器30判断离合器40是否异常的步骤：

当主控制器30判断离合器40异常时，控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

一种混合动力车，所述混合动力车包括上述的混合动力驱动系统。

本发明提供的混合动力驱动系统及其控制方法，以及具有该驱动系统的混合动力车，当主控制器30判断离合器异常时，主控制器30控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式，保证驱动系统的正常工作，提高车辆行驶的安全性。

附图说明

图1为本发明的混合动力驱动系统的结构示意图；

图2为本发明的混合动力驱动系统的主控制器的结构框图；

图3为本发明的混合动力驱动系统离合器状态异常判断的控制方法流程图；

图4为本发明的混合动力驱动系统离合器打滑异常判断的控制方法流程图；

图5为本发明的混合动力驱动系统包含容错处理的离合器打滑异常判断的控制方法流程图。

具体实施方式

下面，将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示，本发明的一种混合动力驱动系统的控制方法，所述驱动系统包括：发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21、减速机构60、储能装置61以及主控制器30，所述发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21以及减速机构60顺序相连，所述主控制器30分别与发动机10、第一电机20、离合器40、第二电机21电连接，所述储能装置61与第一电机20和第二电机21分别电连接，还包括用于实时检测离合器40状态的离合器检测单元41，所述离合器检测单元41分别与主控制器30和离合器40电连接，当主控制器30判断离合器异常时，主控制器30控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

主控制器30根据当前档位、纯电动控制按钮当前位置、储能装置当前电量SOC以及当前车速Velo，控制所述混合动力驱动系统处于停止模式、纯电动模式、串联模式或并联模式。

当所述驱动系统处于停止模式时，即所述发动机10停止，第一电机20关闭，离合器40分离，第二电机21关闭。

当所述驱动系统处于纯电动模式时，即所述发动机10停止，第一电机20关闭，离合器40分离，第二电机21启动，并根据驱动系统的需求功率来确定电动运行或发电运行；也就是说，如果驱动系统的需求功率小于零(即车辆减速时)，则第二电机21接收来自减速机构60的扭矩发电运行，以为储能装置充电；否则，第二电机21电动运行，以向减速机构60输出扭矩，从而驱动车辆行驶。

当所述驱动系统处于串联模式时，所述离合器40分离，发动机10运行，第一电机20启动，以接收来自发动机10的扭矩发电运行，第二电机21启动，并根据驱动系统的需求功率来确定电动运行或发电运行。

当所述驱动系统处于并联模式时，所述发动机10运行，离合器40接合，第一电机20根据驱动系统的需求功率、发动机的输出功率、以及第二电机的输出功率来确定关闭或启动，第二电机21启动，并根据驱动系统的需求功率、发动机10的输出功率、以及第二电机21的输出功率来确定电动运行或发电运行。

在所述并联模式下，如果驱动系统的需求功率小于发动机10的输出功率，则第一电机20关闭，发动机10的输出功率一部分用于向减速机构60输出扭矩，以满足驱动系统的需求功率，其余部分通过第二电机21转化为电能向储能装置61充电。

如果驱动系统的需求功率等于发动机10的输出功率，则第一电机20关闭，发动机10的输出功率全部用于向减速机构60输出扭矩，以满足驱动系统的需求功率。

如果驱动系统的需求功率大于发动机10的输出功率，但小于等于发动机10和第二电机21的输出功率之和，则第一电机20关闭，发动机10的输出功率全部用于向减速机构60输出扭矩，同时第二电机21由储能装置61供电，向减速机构60输出扭矩，以满足驱动系统的需求功率。

如果驱动系统的需求功率大于发动机10和第二电机21的输出功率之和，则第一电机20启动，发动机10、第一电机20、以及第二电机21同时向减速机构60输出扭矩，以满足驱动系统的需求功率。

此时，第二电机21可以根据驱动系统的需求功率大小来选择电动运行，以向减速机构60输出扭矩，或者吸收发动机的输出功率来调节对减速机构60的动力输出，甚至当驱动系统的需求功率进一步减小时，第二电机21不仅吸收发动机的输出功率，还要吸收来自减速机构60的扭矩，以发电运行为储能装置61充电。

本发明的实施例中上述主控制器30采用Ti2812DSP芯片，离合器40采用的是干式离合器。

离合器40异常包括以下两种情况：

1、主控制器30发出离合器40吸合或分离命令后，离合器检测单元41实时检测离合器40的状态，发送给主控制器30，主控制器30比较其对离合器40发出的控制命令和离合器检测单元41检测离合器40的实时状态是否一致，当主控制器30发出的命令和离合器检测单元41检测离合器40的实时状态不一致且保持一定时间T1后，则主控制器30判断离合器出现状态异常。

2、当离合器40吸合后，驱动系统处于并联工作模式时，通过主控制器30检测离合器两端的转速，即检测发动机10的转速和第二电机21的转速，接着计算发动机10和第二电机21的转速差Δn，当转速差Δn大于或等于设定值n1且发动机10的转速大于等于设定值n2时，则主控制器30判断离合器40出现打滑异常；当转速差Δn大于等于设定值n1但是发动机10的转速小于设定值n2且该状况出现的时间大于设定时间T2时，则主控制器30判断离合器40出现打滑异常。

本领域的技术人员通过常规的实验手段可推算出上述设定值n1、n2、设定值T1和设定值T2。

如图2所示，作为本发明驱动系统的进一步改进，所述主控制器30包括比较单元31、第一判断单元32、第一计时单元33以及控制单元34；

所述比较单元31，用于比较离合器40控制命令和离合器40的实际状态并发送比较信号给第一计时单元33；

所述第一计时单元33，用于接收比较单元31的比较信号开始计时并发送计时信号给第一判断单元32；

所述第一判断单元32，用于根据第一计时单元33的计时信号以判断离合器40是否状态异常；

所述控制单元34，用于根据第一判断单元32的状态异常，控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

作为本发明驱动系统的进一步改进，所述主控制器30还包括分别与发动机10和第二电机21连接的检测单元37，以及与控制单元34连接的第二判断单元35；

所述检测单元37，用于检测发动机10的转速和第二电机21的转速，还用于检测车辆的行驶速度并检测信号发送给第二判断单元35；

所述第二判断单元35，用于判断驱动系统的工作模式、发动机10的转速以及发动机10的转速和第二电机21的转速差以判断离合器40是否打滑异常；

所述控制单元34，用于根据第二判断单元35的打滑异常，控制驱动系统退出并联模式。

作为本发明驱动系统的进一步改进，所述主控制器30还包括与第二判断单元35连接的第二计时单元36；

所述第二计时单元36，用于当第二判断单元35中发动机10的转速大于等于设定值n2时开始计时并发出计时信号给第二判断单元35；

所述第二判断单元35，还用于根据第二计时单元36的计时信号以判断离合器40是否打滑异常。

下面，参照图3，对本发明提供的混合动力驱动系统的控制方法进行具体说明。

首先，所述比较单元31读取离合器40控制命令和离合器检测单元41检测离合器40的实际状态；

以及比较离合器控制命令和离合器40的状态是否一致，如果两者状态一致时，则程序结束；

如果两者状态不一致时，第一计时单元33开始计时；

所述第一判断单元32判断计时是否大于等于设定值T1；

如果判断结果为否，即第一计时单元33的计时小于设定值T1，则程序结束。

如果判断结果为是，即第一计时单元33的计时大于等于设定值T1时，则判断离合器状态异常；然后所述控制单元34发出离合器异常警告，同时控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式，程序结束。

驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式包括以下三种情况：

1、当驱动系统处于纯电动或串联模式，需要发动机输出功率驱动车辆运行时，控制单元34对发出离合器40吸合命令，但是超过T1时间后离合器检测单元41检测到离合器的实际状态仍然不是吸合时，则控制单元34控制整车不进入并联模式，使整车仍然处于纯电动或串联模式，此种情况时T1优选为10秒。

2、当驱动系统处于并联模式时，控制单元34对离合器为吸合命令，但是离合检测单元41检测到离合器的实际状态为不是吸合且超过T1时间后，则控制单元34控制整车退出并联模式，进入串联模式。此种情况时T1优选为10秒。

3、当驱动系统处于并联模式以及不需要发动机输出功率驱动车辆运行时，控制单元34对离合器发出分离命令，但是超过T1时间后离合器检测单元41检测到离合器的实际状态仍然不是分离时，则控制单元34控制发动机10强制关闭，同时控制车辆只能在纯电动模式下工作。在控制单元34要求离合器40分离而离合器40不分离的情况下，由于发动机与电机还是同时驱动车辆运行，车辆行驶的速度比较快，因此此种情况判断离合器40状态异常的时间需要短一些，故T1优选为5秒。

即使控制离合器的命令和离合器实际状态一致，所述第一判断单元32判断离合器40状态正常，但是由于驱动系统处于并联模式时，车辆行驶的速度较快，离合器40容易出现打滑的现象，当离合器40打滑时，离合器40处于不可控的状态，也就影响到整车行驶的安全性。参照图4，为了使控制单元34对整车的控制更加精确，保证车辆行驶的安全性。本发明提供的混合动力驱动系统的控制方法，还包括以下步骤：

首先第二判断单元35判断驱动系统是否处于并联模式，如果判断结果为否，则结束；

如果判断结果为是，则第二判断单元35继续判断发动机10的转速和第二电机21的转速差Δn是否大于等于设定值n1，如果判断结果为否，则程序结束；

如果判断结果为是，则第二判断单元35继续判断发动机10的转速是否大于等于设定值n2，如果判断结果为是，则控制单元34发出离合器异常警告，提示驾驶员此时离合器40发生打滑，同时控制驱动系统退出并联模式；

如果判断结果为否，则第二计时单元36开始计时，接着第二判断单元35判断打滑计时的时间是否大于等于设定值T2，如果判断结果为是，则控制单元34发出离合器异常警告，提示驾驶员此时离合器发生打滑，同时控制控制驱动系统退出并联模式；

如果判断结果为否，则程序结束。

上述控制方法中，n1的取值范围为300-600r/min，优选情况下为500r/min，n2的取值范围为5000-6000r/min，n2优选情况下为5500r/min，T2优选情况下为1秒。

当离合器40出现打滑现象且控制单元34控制驱动系统退出并联模式后，整车的行驶速度就会慢慢降低。当整车的行驶速度降低到一定程度了，此时车辆需要加快行驶速度时，应该增加一次容错处理，允许驱动系统可以再次进入并联模式，这样在保证车辆行驶安全性的同时又能提高车辆的行驶速度。

参照图5，包含容错处理的混合动力驱动系统的控制方法，包括以下步骤：

首先第二判断单元35判断驱动系统是否处于并联模式，如果判断结果为否，则程序结束；

如果判断结果为是，则第二判断单元35继续判断发动机10的转速和第二电机21的转速差Δn是否大于等于设定值n1；如果判断结果为否，则程序结束；

如果发动机10的转速和第二电机21的转速差Δn大于等于设定值n1时，则第二判断单元35继续判断发动机10的转速是否大于等于设定值n2；

如果发动机10的转速大于等于设定值n2时，则控制单元34中的打滑标志位flag1为1，同时清零标志位flag2为1；然后控制单元34发出离合器异常警告，提示驾驶员此时离合器发生打滑，同时控制单元34控制驱动系统退出并联模式，最后程序结束；

控制单元34中的打滑标志位flag1为1表示离合器40出现打滑异常的情况；打滑标志位flag1为0表示离合器40没有打滑异常；清零标志位flag2为1表示表示已经进行过一次容错处理，再次出现打滑时不再清除打滑标志位flag1；清零标志位flag2为0表示出现一次打滑后满足容错处理条件时，可以对打滑标志位flag1进行清零处理。

如果发动机10的转速小于设定值n2时，控制单元34中的打滑计时器开始计时，接着判断打滑计时的时间是否大于等于设定值T2，如果判断结果为是，则控制单元34中的打滑标志位flag1为1，清零标志位flag2为0，即此时属于非情况严重的打滑，即使出现一次该种情形的打滑后，只要满足容错处理的条件，就可以对打滑标志位flag1进行清零处理。因此主控制器30中的打滑标志位flag1为1，清零标志位flag2为0后，可以进行一次容错处理。

容错处理的判断条件为：车辆行驶速度是否小于车速v1、打滑标志位flag1是否为1且清零标志位flag2是否为0。车辆驱动系统由并联模式退回到串联模式或纯电动模式，车辆行驶速度降低后，允许它对打滑标志位flag1进行一次清除处理。但是如果车辆速度较高且车辆驱动系统处于并联模式时，不会对打滑标志位flag1进行清零处理，防止高速时进行误处理。优选情况车速V1为25km/h。

当同时满足车辆行驶速度小于车速v1，打滑标志位flag1为1且清零标志位flag2为0的条件时，控制单元34中打滑标志位flag1由1变为0，是清零标志位flag2由0变为1，然后控制单元34允许驱动系统进入并联模式，最后程序结束。

当不满足容错处理的判断条件时，控制单元34控制驱动系统退出并联工作模式，然后程序结束。

程序结束后，所述控制单元34中的打滑标志位flag1和清零标志位flag2有记忆功能，保存结束当前的数据，只有当整车重新启动时，打滑标志位flag1和清零标志位flag2才会全部清零。

一种混合动力车，所述混合动力车包含上述的混合动力驱动系统，当主控制器30判断离合器异常时，主控制器30控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式，保证驱动系统的正常工作，提高车辆行驶的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种混合动力驱动系统，其特征在于：包括发动机(10)、第一电机(20)、离合器(40)、第二电机(21)、减速机构(60)、储能装置(61)以及主控制器(30)，所述发动机(10)、第一电机(20)、离合器(40)、第二电机(21)以及减速机构(60)顺序相连，所述主控制器(30)分别与发动机(10)、第一电机(20)、离合器(40)、第二电机(21)电连接，所述储能装置(61)与第一电机(20)和第二电机(21)分别电连接，所述驱动系统还包括用于实时检测离合器(40)状态的离合器检测单元(41)，所述离合器检测单元(41)分别与主控制器(30)和离合器(40)电连接，当主控制器(30)判断离合器(40)异常时，控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

2.如权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述主控制器(30)包括比较单元(31)、第一判断单元(32)、第一计时单元(33)以及控制单元(34)；

所述比较单元(31)，用于比较离合器(40)控制命令和离合器(40)的实际状态并发送比较信号给第一计时单元(33)；

所述第一计时单元(33)，用于接收比较单元(31)的比较信号开始计时并发出计时信号给第一判断单元(32)；

所述第一判断单元(32)，用于根据第一计时单元(33)的计时信号以判断离合器(40)是否状态异常；

所述控制单元(34)，用于根据第一判断单元(32)的离合器(40)状态异常判断，控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

3.如权利要求2所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述主控制器(30)还包括分别与发动机(10)和第二电机(21)连接的检测单元(37)，以及与控制单元(34)连接的第二判断单元(35)；

所述检测单元(37)，用于检测发动机(10)的转速和第二电机(21)的转速并发送检测信号给第二判断单元(35)；

所述第二判断单元(35)，用于判断驱动系统的工作模式、发动机(10)的转速以及发动机(10)的转速和第二电机(21)的转速差以判断离合器(40)是否打滑异常；

所述控制单元(34)，用于根据第二判断单元(35)的离合器(40)打滑异常判断，控制驱动系统退出并联模式。

4.如权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述主控制器(30)还包括与第二判断单元(35)连接的第二计时单元(36)；

所述第二计时单元(36)，用于当第二判断单元(35)中发动机(10)的转速大于等于设定值n2时开始计时并发出计时信号给第二判断单元(35)；

所述第二判断单元(35)，还用于根据第二计时单元(36)的计时信号以判断离合器(40)是否打滑异常。

5.如权利要求3所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述检测单元(37)还用于检测车辆的行驶速度并发送给第二判断单元(35)。

6.如权利要求1所述的混合动力驱动系统，其特征在于：所述主控制器(30)采用Ti2812DSP芯片。

7.一种混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：包括主控制器(30)判断离合器(40)是否异常的步骤如下：

当主控制器(30)判断离合器(40)异常时，控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

8.如权利要求7所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

读取离合器(40)控制命令和接收离合器检测单元(41)检测到离合器(40)的实际状态；

以及比较离合器(40)控制命令和离合器(40)的实际状态是否一致；

当离合器(40)控制命令和离合器(40)的实际状态不一致时，所述主控制器(30)开始计时；

判断计时是否大于等于设定值T1；

所述主控制器(30)的计时大于等于设定值T1时，则判断离合器状态异常；

所述主控制器(30)控制驱动系统退出并联模式或阻止驱动系统进入并联模式。

9.如权利要求7或8所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

判断驱动系统是否处于并联模式，如果判断结果为是；

继续判断发动机(10)的转速和第二电机(21)的转速差Δn是否大于等于设定值n1，如果判断结果为是；

继续判断发动机(10)的转速是否大于等于设定值n2，如果判断结果为是；

所述主控制器(30)控制驱动系统退出并联模式。

10.如权利要求9所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：

当判断发动机(10)的转速大于等于设定值n2时，还包括以下步骤：

所述主控制器(30)中打滑标志位flag1为1，清零标志位flag2为1。

11.如权利要求9所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：

当判断发动机(10)的转速小于设定值n2时，还包括以下步骤：

所述主控制器(30)开始计时；

判断计时的时间是否大于等于设定值T2，如果判断结果为是；

所述主控制器(30)控制驱动系统退出并联模式。

12.如权利要求11所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：

当判断打滑计时的时间大于等于设定值T2时，还包括以下步骤：

所述主控制器(30)中的打滑标志位flag1为1，清零标志位flag2为0；

接着进行容错处理，判断打滑标志位flag1是否为1、车辆行驶速度是否小于设定值v1且打滑标志位flag2是否为0，如果容错处理的判断结果为是；

所述主控制器(30)中的打滑标志位flag1为0，清零标志位flag2为1；

所述主控制器(30)允许驱动系统进入并联模式。

13.如权利要求9所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：n1的取值范围为300-600r/min。

14.如权利要求10所述的混合动力驱动系统的控制方法，其特征在于：n2的取值范围为5000-6000r/min。

15.一种混合动力车，其特征在于：所述混合动力车包括如权利要求1-6任意一项所述的混合动力驱动系统。

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